電工入門基礎(chǔ)知識

目錄

第一章直流電路6

§1—1電學(xué)的基本物理量6

一、電量6

二、電流7

三、電壓7

四、電動勢、電源8

五、電阻9

/K電功、電功率10

七、電流的熱效應(yīng)12

§1—2電路13

一，電路的組成和作用13

二、電路圖13

三，電路的三種狀態(tài)14

§1—3歐姆定律14

一、一段電阻電路的歐姆定律14

二、全電路歐姆定律15

§1-4電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路17

一，電阻的串聯(lián)電路17

二、電阻的并聯(lián)電路18

§1—5電工測量基本知識19

一、萬用表的外形及基本組成20

二萬用表的使用步驟22

三、萬用表的使用注意事項22

習(xí)題22

第二章電磁的基本知識24

§2—1磁的基本知識25

一、磁現(xiàn)象25

二、磁場、磁感應(yīng)線25

三，磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度26

四、磁導(dǎo)率27

§2—2電流的磁場28

一，通電直導(dǎo)線的磁場28

二，通電螺線管的磁場29

三，磁場對載流直導(dǎo)線的作用30

四、磁場對通電線圈的作用31

§2—3電磁感應(yīng)32

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象32

二、法拉第定律33

三，楞次定律34

四、電磁感應(yīng)定律36

§2—4自感、互感36

一、自感36

二、互感38

習(xí)題38

第三章正弦交流電路40

§3—1正弦交流電的產(chǎn)生41

一，正弦交流電的特點(diǎn)種41

二，正弦交流電的產(chǎn)生42

§3—2正弦交流電的三要素43

一、周期、頻率、角頻率43

二、瞬時值、最大值、有效值44

三，相位、初相和相位差45

§3—3正弦交流電的表示法46

f三角函數(shù)式法46

一、純電阻電路47

二、純電感電路48

三，純電容電路49

§3—5三相交流電路51

一，三相電動勢的產(chǎn)生52

二、三相電源繞組的聯(lián)結(jié)53

三、三相交流電路負(fù)載的聯(lián)結(jié)54

§3-6常用電氣照明電路56

一、白熾燈照明電路56

二，節(jié)能燈照明電路57

三、日光燈照明電路58

習(xí)題錯誤!未定義書簽。

第四章變壓器與三相異步電動機(jī)59

§4-1變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理60

一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)60

二，變壓器的工作原理61

三幾種常見變壓器63

四、變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)65

五、變壓器的使用要點(diǎn)67

§4—2三相異步電動機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)67

一、電動機(jī)概述67

二、三相籠式異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)68

§4-3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理69

f演示實(shí)驗(yàn)69

二定子旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生69

三旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的作用72

§4-3三相異步電動機(jī)的使用73

一，啟動73

二、反轉(zhuǎn)74

三,制動74

四、三相籠式異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)75

五、三相異步電動機(jī)使用要點(diǎn)77

§4-5單相異步電動機(jī)78

第五章簡單機(jī)床電路81

§5-1常用低壓電器81

一，開關(guān)82

二，接觸器86

三、熱繼電器88

四、熔斷器89

§5-2機(jī)床的幾種控制線路91

一、點(diǎn)動控制線路91

二、看懂機(jī)床控制線路的基本要領(lǐng)92

三、接觸器自鎖控制線路93

四、接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路95

五、C620—1型車床控制線路98

習(xí)題99

第六章安全用電100

§6—1觸電101

一、觸電事故1。1

二、觸電原因及方式102

§6-2安全用電措施103

一、常用安全用電措施103

二、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和保護(hù)接零105

三，安全用電十不準(zhǔn)106

§6—3電氣事故及緊急處理107

一、觸電急救107

二、對電氣設(shè)備做好監(jiān)護(hù)109

三，電火警的緊急處理110

四、防雷擊的安全措施110

習(xí)題110

第一章直流電路

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

1.熟悉電流、電壓、電阻、電功率、電功等常用

的物理量；

2.了解常用電氣元件的電路符號，能夠看懂電路

圖的連接關(guān)系；

3.熟練掌握歐姆定律的兩種形式，明確U,J,R,

E,I?之間的關(guān)系；

4.準(zhǔn)確辨識簡單電路電阻的串、并聯(lián)關(guān)系，掌握

兩種連接形式中每個元件上電壓、電流與總電壓、總電

流的關(guān)系。

現(xiàn)實(shí)生活中，我們經(jīng)常聽到或說起很多有關(guān)電方面的名詞、術(shù)語,

也經(jīng)常有很多用電方面的困惑。這些名詞、術(shù)語究竟是怎樣定義的它

們之間有什么關(guān)系是什么因素導(dǎo)致電壓的高低、電流的大小為什么會

發(fā)生由用電引發(fā)的火災(zāi)為什么家里幾個月沒人住，還會產(chǎn)生電費(fèi)很多

經(jīng)常聽到的，看似簡單，又不容易說清的問題，通過本章的學(xué)習(xí)都會

有明確的答案。

§1-1電學(xué)的基本物理量

一、電量

自然界中的一切物質(zhì)都是由分子組成的，分子又是由原子組成

的，而原子是由帶正電荷的原子核與一定數(shù)量帶負(fù)電荷的電子組成

的。在通常情況下，原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外電子所帶的負(fù)電

荷數(shù)，原子對外不顯電性。但是，用一些辦法，可使某種物體上的電

子轉(zhuǎn)移到另外一種物體上。失去電子的物體帶正電荷，得到電子的物

體帶負(fù)電荷。物體失去或得到的電子數(shù)量越多，則物體所帶的正、負(fù)

電荷的數(shù)量也越多。

物體所帶電荷數(shù)量的多少用電量來表示。電量是一個物理量，它

的單位是庫侖，用字母C表示。1C的電量相當(dāng)于物體失去或得到

6.25X1018個電子所帶的電量。

二、電流

電子

電荷的定向移動形成電流。電流有A-e—e—eB

大小，有方向。

電流

1.電流的方向圖i-i金屬導(dǎo)體中的

電流方向

1、人們規(guī)定正電荷定向移動的方向

為電流的方向。金屬導(dǎo)體中，電流是電子在導(dǎo)體內(nèi)電場的作用下定向

移動的結(jié)果，電子流的方向是負(fù)電荷的移動方向，與正電荷的移動方

向相反，所以金屬導(dǎo)體中電流的方向與電子流的方向相反，如圖1—

1所示。

2.電流的大小

電學(xué)中用電流強(qiáng)度來衡量電流的大小。電流強(qiáng)度就是1秒鐘通過

導(dǎo)體微面的電量。電流強(qiáng)度用字母/表示，計算公式如下：

式中/一電流強(qiáng)度，單位安培(A);

Q——在t秒時間內(nèi)，通過導(dǎo)體截面的電量數(shù)，單位庫侖(C);

，——時間，單位秒⑶。

實(shí)際使用時，人們把電流強(qiáng)度簡稱為電流。電流的單位是安培，

簡稱安，用字母A表示。如果1秒內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量為1庫侖,

則該電流的電流強(qiáng)度為1安培，習(xí)慣簡稱電流為1安。實(shí)際應(yīng)用中，

除單位安培外，還有千安(kA)、毫安(mA)與微安(〃A)。它們之間的關(guān)

系為：

三、電壓

為了弄清楚電荷在導(dǎo)體中定向移動而形成電流的原因，我們對照

圖1—2a水流的形成來理解這個問題。

從圖1—2a可以看到外水由一A槽經(jīng)C管向8槽流去。水之所以能

在C管中進(jìn)行定向移動，是由于A槽水位高，B槽水位低所致：A,B

兩槽之間的水位差即水壓，是實(shí)現(xiàn)水形成水流的原因。與此相似，當(dāng)

圖1—2b中的開關(guān)S閉合后，電路里就有電流。這是因?yàn)殡娫吹恼龢O

電位高，負(fù)極電位低。兩個極間電位差(電壓)使正電荷從正極出發(fā)，

經(jīng)過負(fù)載R移向負(fù)極形成電流。所以，電壓是自由電荷發(fā)生定向移動

形成電流的原因。在電路中電場力把單位正電荷由高電位a點(diǎn)移向低

電位b點(diǎn)所做的功稱為兩點(diǎn)間的電壓，用分表示。所以電壓是a與b

兩點(diǎn)間的電位差，它是衡量電場力做功本領(lǐng)大小的物理量。

電壓用字母U表示，單位為伏特，電場力將1庫侖電荷從a點(diǎn)

移到b點(diǎn)所做的功為1焦耳，則ab間的電壓值就是1伏特，簡稱伏,

用字母V表示。常用的電壓單位還有千伏(kV),毫伏(mV)等。它們

之間的關(guān)系為：

1kV=io3V

1V=io3mV

電壓與電流相似，不但有大小，而且有方向。對于負(fù)載來說，電

流流人端為正端，電流流出端為負(fù)端。電壓的方向是由正端指向負(fù)端,

也就是說負(fù)載中電壓實(shí)際方向與電流方向一致。在電路圖中，用帶箭

頭的細(xì)實(shí)線表示電壓的方向。

四、電動勢、電源

在圖1—2a中，為使水在C管中持續(xù)不斷地流動，必須用水泵

把B槽中的水不斷地泵入A槽，以維持兩槽間的固定水位差，也就

是要保證C管兩端有一定的水壓。在圖l-2b中，電源與水泵的作

用相似，它把正電荷由電源的負(fù)極移到正極，以維持正、負(fù)極間的電

位差，即電路中有一定的電壓使正電荷在電路中持續(xù)不斷地流動。

電源是利用非電力把正電荷由負(fù)極移到正極的，它在電路中將其

他形式能轉(zhuǎn)換成電能。電動勢就是衡量電源能量轉(zhuǎn)換本領(lǐng)的物理量，

用字母E表示，它的單位也是伏特，簡稱伏，用字母V表示。

電源的電動勢只存在于電源內(nèi)部。人們規(guī)定電動勢的方向在電源

內(nèi)部由負(fù)極指向正極。在電路中也用帶箭頭的細(xì)實(shí)線表示電動勢的方

向，如圖1—2b所示。當(dāng)電源兩端不接負(fù)載時，電源的開路電壓等

于電源的電動勢，但二者方向相反。

生活中用測量電源端電壓的辦法，來判斷電源的狀態(tài)。比如測得

工作電路中兩節(jié)5號電池的端電壓為2.8V,則說明電池電量比較充

足。

五、電阻

一般來說，導(dǎo)體對電流的阻礙作用稱為電阻，用字母R表示。

電阻的單位為歐姆，簡稱歐，用字母。表示。

如果導(dǎo)體兩端的電壓為1伏，通過的電流為1安，則該導(dǎo)體的

電阻就是1歐。

常用的電阻單位還有千歐(kc)、兆歐(Me)。它們之間的關(guān)系為:

lkn=io3c

1Mc=io’kc

應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出：電阻是導(dǎo)體中客觀存在的，它與導(dǎo)體兩端電壓變

化情況無關(guān)，即使沒有電壓，導(dǎo)體中仍然有電阻存在。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)

溫度一定時，導(dǎo)體電阻只與材料及導(dǎo)體的幾何尺寸有關(guān)。對于二根材

質(zhì)均勻、長度為L、截面積為S的導(dǎo)體而言，其電阻大小可用下式表

示：

式中R——導(dǎo)體電阻，單位為歐(C)；

L——導(dǎo)體長度，單位為米(m);

S——導(dǎo)體截面積，單位為平方毫米(mn?)；

P——電阻率，單位為歐?米(c?m)o

式中電阻率是與材料性質(zhì)有關(guān)的物理量。電阻率的大小等于長度

為1m,截面積為1mm2的導(dǎo)體在一定溫度下的電阻值，其單位為歐

米(Q：m)o例如，銅的電阻率為1.7X10-8。-m,就是指長為1m,

截面積為lmmz的銅線的電阻是1.7乂10-8。。幾種常用材料在20兀

時的電阻率見表1—1。

從表中可知，銅與鋁的電阻率較小，是應(yīng)用極為廣泛的導(dǎo)電材料。

以前，由于我國鋁的礦藏量豐富，價格低廉，常用鋁線作輸電線。由

于銅線有更好的電氣特性，如強(qiáng)度高、電阻率小，現(xiàn)在銅制線材被更

廣泛應(yīng)用。電動機(jī)、變壓器的繞組一般都用銅材。

表1—1幾種常用材料在20℃時的電阻率

材料名稱電阻率(Q-m)

銀1.6XKF?

銅1.7X10-8

鋁2.9X10-8

鴇5.3X10-8

鐵1.OXio"

康銅5.Oxio-7

鎰銅4.4Xio-7

鋁錨鐵電阻絲1.2Xio6

六、電功、電功率

電流通過用電器時，用電器就將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能，如熱

能、光能與機(jī)械能等。我們把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能叫做電流做功，

簡稱電功，用字母W表示。電流通過用電器所做的功與用電器的端

電壓、流過的電流、所用的時間與電阻有以下的關(guān)系：

如果公式(1—3)中，電壓單位為伏，電流單位為安，電阻單位為

歐，時間單位為秒，則電功單位就是焦耳，簡稱焦，用字母J表示。

電流在單位時間內(nèi)通過用電器所做的功稱為電功率，用字母P

表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

將公式(1—3)代入公式1—4后得到：

若在公式(1—4)中，電功單位為焦耳，時間單位為秒，則電功率

的單位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特，簡稱瓦，用字母W表示。

在實(shí)際工作中，常用的電功率單位還有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它

們之間的關(guān)系為：

lkW=io3W

lW=io3mW

從公式1—5中可以得出如下結(jié)論：

1.當(dāng)用電器的電阻一定時，電功率與電流平方或電壓平方成正

比。若通過用電器的電流是原來電流的2倍，則電功率就是原功率的

4倍;若加在用電器兩端電壓是原電壓的2倍，則電功率就是原功率的

4倍。

2.當(dāng)流過用電器的電流一定時，電功率與電阻值成正比。對于

串聯(lián)電阻電路，流經(jīng)各個電阻的電流是相同的，則串聯(lián)電阻的總功率

與各個電阻的電阻值的與成正比。

3.當(dāng)加在用電器兩端的電壓一定時，電功率與電阻值成反比。

對于并聯(lián)電阻電路，各個電阻兩端電壓相等，則各個電阻的電功率與

各電阻的阻值成反比。

在實(shí)際工作中，電功的單位常用千瓦小時(kW-h),也叫“度”。

1千瓦小時是1度，它表示功率為1千瓦的用電器1小時所消耗的電能,

即：

lkW?h=lkWXlh=3.6xio6J

例題1一臺42英寸(1英寸=2.54厘米)等離子電視機(jī)的功率約

為300W,平均每天開機(jī)3小時，若每度電費(fèi)為人民幣0.48元，問

一年(以365天計算)要交納多少電費(fèi)

解：

電視機(jī)的功率P=300W=0.3kW

電視機(jī)一年開機(jī)的時間t=3x365=1095h

電視機(jī)一年消耗的電能W=Pt=0.3X1095=328.5kW-h

一年的電費(fèi)為328.5X0.48=157.68元

想一想:現(xiàn)在的電氣在不工作時經(jīng)常是通電的，

（待機(jī)狀態(tài)）,此時的功耗很低，一般不超過10W（計

算時可以估算為5W）,假定家中有空調(diào)、電視機(jī)、

DVD播放器、家庭影院功放、計算機(jī)主機(jī)、計算

機(jī)顯示器，如果這些電氣長期處在待機(jī)狀態(tài)，它們

一年要消耗多少電費(fèi)有沒有其他問題

七、電流的熱效應(yīng)

電流通過導(dǎo)體使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。電流的熱效

應(yīng)是電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)換成熱能的效應(yīng)。

電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，用焦耳一楞次定律表示如下：

式中。一熱量，單位焦耳（J）;

/——通過導(dǎo)體的電流，單位安培（A）;

R——導(dǎo)體電阻，一單位歐姆（Q）;

7——導(dǎo)體通過電流的時間，單位秒（S）

焦耳一楞次定律的物理意義是：電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量，與

電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比。

在生產(chǎn)與生活中，應(yīng)用電流熱效應(yīng)制作各種電氣。如白熾燈、電

烙鐵、電烤箱、熔斷器等在工廠中最為常見；電吹風(fēng)、電褥子等常用

于家庭中。但是電流的熱效應(yīng)也有其不利的一面，如電流的熱效應(yīng)能

使電路中不需要發(fā)熱的地方（如導(dǎo)線）發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣材料老化，甚至

燒毀設(shè)備，導(dǎo)致火災(zāi)，是一種不容忽視的潛在禍因。

例題2已知當(dāng)一臺電烤箱的電阻絲流過5A電流時，每分鐘可

放出L2XI06J的熱量，求這臺電烤箱的電功率及電阻絲工作時的電

阻值。

解：

根據(jù)公式(1—4),電烤箱的電功率為:

電阻絲工作時電阻值為:

§1—2電路

一、電路的組成與作用

電流所流過的路徑稱為電路。它是由電源、負(fù)載、開關(guān)與連接導(dǎo)

線等4個基本部分組成的，如圖1—3所示。電源是把非電能轉(zhuǎn)換成

電能并向外提供電能的裝置。常見的電源有干電池、蓄電池與發(fā)電機(jī)

等。負(fù)載是電路中用電器的總稱，它將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能。如

電燈把電能轉(zhuǎn)換成光能；電烙鐵把電能轉(zhuǎn)換成熱能；電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)

換成機(jī)械能。開關(guān)屬于控制電器，用于控制電路的接通或斷開。連接

導(dǎo)線將電源與負(fù)載連接起來，擔(dān)負(fù)著電能的傳

圖1-3電路的組成圖1-4電路圖

1-電源2-導(dǎo)線3-燈泡

4-開關(guān)

輸與分配的任務(wù)。電路電流方向是由電源正極經(jīng)負(fù)載流到電源負(fù)

極，在電源內(nèi)部，電流由負(fù)極流向正極，形成一個閉合通路。

二、電路圖

在設(shè)計、安裝或維修各種實(shí)際電路時，經(jīng)常要畫出表示電路連接

情況的圖。如果是畫如圖1—3所示的實(shí)物連接圖，雖然直觀，但很

麻煩。所以很少畫實(shí)物圖，而是畫電路圖。所謂電路圖就是用國家統(tǒng)

一規(guī)定的符號，來表示電路連接情況的圖。表1—2是兒種常用的電

工符號。圖1—4是圖1—3的電路圖。

表1一2幾種常用的電工符號

名稱符號名稱符號

電池電流

表

導(dǎo)線電壓—Q—

表

開關(guān)」一熔斷―口

器

電阻-IZZ1-電容

照明接地

燈

三、電路的三種狀態(tài)

電路有三種狀態(tài)：即通路、開路、短路。

通路是指電路處處接通。通路也稱,q

為閉合電路，簡稱閉路。只有在通路的0]

情況下，電路才有正常的工作電流開路VHR

是電路中某處斷開，沒有形成通路的電

路。開路也稱為斷路，此時"

,圖1-5一段電阻電路

電路中沒有電流；短路是指電源或

負(fù)載兩端被導(dǎo)線連接在一起，分別稱為電源短路或負(fù)載短路。電源短

路時電源提供的電流要比通路時提供的電流大很多倍，通常是有害

的，也是非常危險的，所以一般不允許電源短路。

§1-3歐姆定律

一、一段電阻電路的歐姆定律

所謂一段電阻電路是指不包括電源在內(nèi)的外電路，如圖1—5所

示。實(shí)驗(yàn)證明，二段電阻電路歐姆定律的內(nèi)容是，流過導(dǎo)體的電流強(qiáng)

度與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比；與這殷導(dǎo)體的電阻成反比。其數(shù)學(xué)

表達(dá)式為：

式中/——導(dǎo)體中的電流，(A);

U——導(dǎo)體兩端的電壓，(V);

R——導(dǎo)體的電阻，(Q)o

在公式(1—7)中，已知其中兩個量，就可以求出第三個未知量;

公式(1—7)又可寫成另外兩種形式：

1.已知電流、電阻，求電壓：

2.已知電壓、電流，求電阻：

例題3一臺直流電動機(jī)勵磁繞組在220V電壓作用下，通過繞

組的電流為0.427A,求繞組的電阻。

解：

已知電壓U=220V,電流1=0.427A,由公式(1—9)得：

二、全電路歐姆定律

全電路是指含有電源的閉合電路。全電路是由各段電路連接成的

閉合電路。如圖1—6所示，電路包括電源內(nèi)部電路與電源外部電路,

電源內(nèi)部電路簡稱內(nèi)電路，電源外部電路簡稱外電路。在全電路中，

電源電動勢入電源內(nèi)電阻「、外電路電S/______

阻R與電路電流/之商的關(guān)系為：匚,

式中I——電路中的電流，(A);『瓜

E——電源電動勢，(V)；

圖1-6簡單的全電路

R——外電路電阻，(。)；

，----內(nèi)電路電阻，9)。

公式(1—10)是全電路歐姆定律。定律說明電路中的電流強(qiáng)度與

電源電動勢(七)成正比，與整個電路的電阻(R+r)成反比。

將公式(1—10)變換后得到:

式中U——外電路電壓；

Ir內(nèi)電路電壓。

外電路電壓是指電路接通時電源兩端的電壓，又叫做路端電壓，

簡稱端電壓。這樣，公式(1—11)的含義又可敘述為：電源電動勢在

數(shù)值上等于閉合回路的各部分電壓之與。根據(jù)全電路歐姆定律研究全

電路處于三種狀態(tài)時，全電路中電壓與電流的關(guān)系是：

1.當(dāng)全電路處于通路狀態(tài)時，由公式(1—11)可以得出端電壓為:

由公式可知，隨著電流的增大，外電路電壓也隨之減小。電源內(nèi)

阻越大，外電路電壓減小得越多。在直流負(fù)載時需要恒定電壓供電，

所以總是希望電源內(nèi)阻越小越好。

2.當(dāng)全電路處于斷路狀態(tài)時，相當(dāng)于外電路電阻值趨于無窮大,

此時電路電流為零，開路內(nèi)電路電阻電壓為零，外電路電壓等于電源

電動勢。

3.當(dāng)全電路處于短路狀態(tài)時，外電路電阻值趨近于零，此時電

路電流叫短路電流。由于電源內(nèi)阻很小，所以短路電流很大。短路時

外電路電壓為零，內(nèi)電路電阻電壓等于電源電動勢。

全電路處于三種狀態(tài)時，電路中電壓與電流的關(guān)系見表1—3。

表1一3電路中電壓與電流的關(guān)系

電路狀態(tài)負(fù)載電阻電路電流外電路電

壓

通路“常數(shù)U=E-Ir

R+r

開路7?->oo1=0U=E

RTOEU=0

短路/=—

r

通常電源電動勢與內(nèi)阻在短時間內(nèi)基本不變，且電源內(nèi)阻又非常

小，所以可近似認(rèn)為電源的端電壓等于電源電動勢。今后不特別指出

電源內(nèi)阻時，就表示其阻值很小忽略不計。但對于電池來說，其內(nèi)阻

隨電池使用時間延長而增大。如果電池內(nèi)阻增大到一定值時，電池的

電動勢就不能使負(fù)載正常工作了。如舊電池開路時兩端的電壓并不

低，但裝在收音機(jī)里，卻不能使收音機(jī)發(fā)聲，這是由于電池內(nèi)阻增大

所致。

例題4如圖1—6所示的電路。電源電動勢石=24V,電源內(nèi)阻

負(fù)載電阻*20c。求電路中的電流，電源的端電壓，負(fù)載

電壓與電源內(nèi)阻電壓。

解：

根據(jù)公式(1一10),電路中的電流：

由公式(1—11),電路中電源的端電壓：

根據(jù)公式(1—8),電路中的負(fù)載電壓：

根據(jù)公式(1—8),電路中電源內(nèi)阻的電壓：

§1-4電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電路

一、電阻的串聯(lián)電路

在一段電路上，將幾個電阻的首尾依次相連所構(gòu)成的一個沒有分

支的電路，叫做電阻的串聯(lián)電路。如圖1—7a所示是電阻的串聯(lián)電

路。圖1—7b是圖1—7a的等效電路。電阻的串聯(lián)電路有以下特點(diǎn):

1.串聯(lián)電路中流過各個電阻的電流都相等，即：

2.串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各個電阻兩端的電壓之與，即：

3.串聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)等于各串聯(lián)的電阻之與，即:

根據(jù)歐姆定律得出，4=陽，/=叫，…，U=/R可以得出：

或者

此公式表明，在串聯(lián)電路中，龜阻的阻值越大，這個電阻所分配

到的電壓越大；反之，電壓越小，即電阻上的電壓分配與電阻的阻值

成正比。這個理論是電阻串聯(lián)電路中最重要的結(jié)論，用途極其廣泛。

比如，用串聯(lián)電阻的辦法來擴(kuò)大電壓表的量程：

在如圖l-7a所示的，電路中，將”坊+&代人公式(1—14)

式中

這兩個公式可以直接計算出每個電阻從總電壓中分得的電壓值，

習(xí)慣上就把這兩個式子叫做分壓公式。

電阻串聯(lián)的應(yīng)用極為廣泛。例如：

(1)用幾個電阻串聯(lián)來獲得阻值較大的電阻。

(2)用串聯(lián)電阻組成分壓器，使用同一電源獲得幾種不同的電壓o

如圖1—8所示，由

R1?R4組成串聯(lián)電路，使用同一電源，輸出4種不同數(shù)值的

電壓。

(3)當(dāng)負(fù)載的額定電壓(標(biāo)準(zhǔn)工作電壓值)低于電源電壓時，采用電

阻與負(fù)載串聯(lián)的方法，使電源的部分電壓分配到串聯(lián)電阻上，以滿足

負(fù)載正確的使用電壓值。例如，一個指示燈額定電壓6V,電阻6c,

若將它接在12V電源上，必須串聯(lián)一個阻值為6。的電阻，指示燈

才能正常工作。

(4)用電阻串聯(lián)的方法來限制調(diào)節(jié)電路中的電流。在電工測量中

普遍用串聯(lián)電阻法來擴(kuò)大電壓表的量程。

二、電阻的并聯(lián)電路

將兩個或兩個以上的電阻兩端分別接在電路中相同的兩個節(jié)點(diǎn)

之間，這種連接方式叫做電阻的并聯(lián)電路。如圖1—9a所示是電阻

的并聯(lián)電路，圖1—9b是圖1—9a的等效電路。

電阻的并聯(lián)電路有如下特點(diǎn)：

1.并聯(lián)電路中各個支路兩端的電壓相等，即：

2.并聯(lián)電路中總的電流等于各支路中的電流之與，即：

3.并聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒

數(shù)之與,即：

若是兩個電阻并聯(lián)，根據(jù)公式1—18可求并聯(lián)后的總電阻為：

根據(jù)公式(1-16)及歐姆定律可以得出：

公式(1—20)表明，在并聯(lián)電路中，電阻的阻值越大，這個電阻

所分配到的電流越小，反之越大，即電阻上的電流分配與電阻的阻值

成反比。這個結(jié)論是電阻并聯(lián)電路特點(diǎn)的重要推論，用途極為廣泛，

比如，用并聯(lián)電阻的辦法，擴(kuò)大電流表的量程。

電阻并聯(lián)的應(yīng)用，同電阻串聯(lián)的應(yīng)用一樣，也很廣泛。例如：

(1)因?yàn)殡娮璨⒙?lián)的總電阻小于并聯(lián)電路中的任意一個電阻，因

此，可以用電阻并聯(lián)的方法來獲得阻值較小的電阻。

(2)由于并聯(lián)

電阻各個支路兩

端電壓相等，因

此，工作電壓相同

的負(fù)載，如電動

機(jī)、電燈等都是并

聯(lián)使用，任何一個圖1-9電阻的并聯(lián)電路及等效電路

負(fù)載的工作狀態(tài)a)電阻的并聯(lián)電路b)等效電路

既不受其他負(fù)載

的影響，也不影響其他負(fù)載。在并聯(lián)電路中，負(fù)載個數(shù)增加，電路的

總電阻減小，電流增大，負(fù)載從電源取用的電能多，負(fù)載變重；負(fù)載

數(shù)目減少，電路的總電阻增大，電流減小，負(fù)載從電源取用的龜能少,

負(fù)載變輕。因此，人們可以根據(jù)工作需要啟動或停止并聯(lián)使用的負(fù)載。

(3)在電工測量中應(yīng)用電阻并聯(lián)方法組成分流器來擴(kuò)大電流表的

量程。

§1-5電工測量基本知識

自然界中的物理量，都可以使用特定的工具來進(jìn)行測量。測量各

種電量的儀器儀表，統(tǒng)稱為電工測量儀表。電工測量儀表種類繁多，

最常見的是測量基本電量的儀表。

電工儀表依據(jù)測量方法、儀表結(jié)構(gòu)、儀表用途來分，有很多利建

概括來說，電工儀表用來測量電路中的電流、電壓、電功率、電功、

功率因數(shù)、電量的頻率｛電阻、絕緣狀況等物理量。由此就有用各種

被測物理量冠名的儀表，如電流表、電壓表等。其中一些電量要在后

續(xù)課程中介紹。本書簡單介紹電工應(yīng)用中最常用的儀表——萬用表。

萬用表是一種便攜式儀表。由于其能夠測量交流、直流電壓或電流參

數(shù)：以及電路中的電阻等；被稱為萬用表。根據(jù)萬用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工

作原理的不同，可以把萬用表分為：機(jī)械指針式萬用表（簡稱機(jī)械表）

籠與電子數(shù)顯式萬用表（簡稱電子表）兩類。本節(jié)重點(diǎn)介紹機(jī)械表。

一、萬用表的外形及基本組成

如圖1-10所示，是機(jī)械指針式萬用表的外形。

操作萬用表的主要部分有三個：擋位撥盤、表筆、讀數(shù)表頭。萬

用表除了這幾部分外，最主要的是表內(nèi)電路與表頭機(jī)電基本體模塊部

分。萬用表的表殼部分承擔(dān)著各部分的保護(hù)與承載的責(zé)任。由于萬用

表是一種移動測量儀表，容易受到磕碰摔砸的損害，所以應(yīng)注意防護(hù):

1.擋位撥盤

如圖1—11所示，用于選擇測量哪種物理量，一般萬用表都至

少設(shè)有如下四個擋位，每個擋位又分為幾個不同量限或不同倍率的擋

位：

交流電壓擋：測量交流電壓，如圖1—11所示，又分為1。V,

50V,250V,500V,1000V五個子擋位。

直流電壓擋：測量直流電壓，如圖1—11所示，又分為0.25V,

2.5V,10V,50V,250V,500V六個子擋位。

直流電流擋：用于測量直流電流值，如圖1—11所示，又分為1

mA,10mA,100mA,1000mA四個子擋位。

電阻擋：用于測量電器阻值，如圖1—11所示，又分為XI,X

10,X100,XIk四個子擋位。

電壓、電流的每個擋位的數(shù)值表示的是量限（或量程），待測的物

理量值應(yīng)小于該值。在選擇擋位時，要選擇一個擋位量限大于被測量

值，并且與被測量值最接近的一個量限的擋位。比如，要測一個直流

電壓，估計其值約為190V,則應(yīng)選擇直流250V擋位。此時擋位

值250V大于被測量190V,且250V擋位比500V,1000V兩

個擋位更接近被測量值。這樣選擇既能保證萬用表的安全，又能保證

測量精度。

機(jī)械表電阻擋的幾個擋位表示幾個不同的倍率。由于機(jī)械表的表

頭指針在整個刻度的2。％?80%之間，讀數(shù)比較準(zhǔn)確，尤其是電阻

擋位對應(yīng)的表頭刻度的非均勻性，在這個范圍內(nèi)更利于讀取數(shù)值，所

以，利用電阻擋的倍率選擇，可以使表頭指針落在該范圍內(nèi)。電子表

電阻擋位的標(biāo)示數(shù)值與電流、電壓的數(shù)值一樣，表示量限，不是倍率。

電子表的擋位選擇方法與電流、電壓擋位一樣。

2.表頭

如圖1—12所示為萬用表表頭。

機(jī)械表頭有若干條刻度線：刻度線1是電阻值讀取線，指針指向

最右端，指示值為0;指針指向最左端，指示值為小注意被測電阻

的實(shí)際阻值是指示值與所選擋位的倍率的乘積。比如，在RX1k擋,

當(dāng)從刻度線上讀取35時，如圖1一13所示,電阻的測量阻值為35

Xlkc=35kc；刻度線2是均勻刻度線，用于

讀取電壓、電流的指示值。被測對象的測量值也經(jīng)常需要從讀取

值換算而得到。比如使用直流電壓50。V擋，按50刻度線讀數(shù)，如

果讀取值為43,如圖1—14所示，則被測電壓的測量值為43X

(500+50)=430V;如果按250刻度線讀數(shù)，見刻度線，讀數(shù)應(yīng)為

215,則被測電壓的測量值為215x(500+250)=430V,即從同二

類的刻度線讀數(shù)，經(jīng)過換算，得到的測量值是一樣的。機(jī)械表頭經(jīng)常

還有其他一些刻度線，請參照有關(guān)書籍。

電子表頭的讀數(shù)比較簡單，可直接讀數(shù)，然后冠以所選擋位的單

位，即是被測對象的測量值。比如使用電流20mA擋，讀數(shù)值為

15.5,則測量值為15.5mA。

3.表筆

萬用表的兩表筆一般使用紅黑兩種顏色，紅表筆一般插在標(biāo)有

“十”的插孔內(nèi)，黑表筆一般插在標(biāo)有“一”的插孔內(nèi)。測量電壓時,

紅、黑表筆分別接在高、低電位端；測量電流時，紅、黑表筆分別接

在電流的流入端與流出端。否則表針會反向打針，對萬用表不利。

二、萬用表的使用步驟

1.確認(rèn)萬用表的狀態(tài)，保證各部分的功能正?？煽俊?/p>

2.明確要測量的物理量。一般包括交流電壓、直流電壓、直流

電流與電阻器阻傅。

3.選擇合適的擋位，如前所述。

4.適當(dāng)接人被測對象。測量電壓時，直接將紅、黑表筆并接在

被測元件的高、低電位兩端或電路中的高、低電位點(diǎn)上。測量電流時,

須斷開被測電路，將紅、黑表筆接八電路的電流流出、流入端，使電

流經(jīng)紅表筆流入表內(nèi)，從黑表筆流出時測量電阻器阻值時，電阻器須

脫離電路，然后將表筆兩端接在電阻器兩端測量即可。

5.獲取測量值。讀取刻度值，并進(jìn)行必要的換算及冠以單位，

如前所述。

6.測量值的分析。對測得值要進(jìn)行確認(rèn)，是否合理，是否具備

科學(xué)性。

三、萬用表的使用注意事項

1.萬用表是便攜式儀表，本身精度不高，可能有5%以內(nèi)的誤

差。

2.測量電阻時，首先要進(jìn)行電阻值調(diào)零，方法是將表筆短接，

使用萬用表面板上的調(diào)零鈕進(jìn)行調(diào)整。

3.注意檢查萬用表內(nèi)的電池，當(dāng)電量不足時，會影響電阻的測

量。

4.萬用表最容易發(fā)生的損壞是，當(dāng)萬用表處在電流擋時，測量

電壓，此時極易永久性損壞內(nèi)部電路及表頭。避免的辦法是，每次用

完萬用表，都將擋位置于交流電壓最高擋（一般為1000V）。

習(xí)題

1.電流是用來表示的物理量，常用的單位是

2.電阻是用來表示的物理量，常用的單位是

3.電壓是用來表示的物理量，常用的單位是

___________________O

4.分別用公式來表示下面各組量之間的關(guān)系：

(1)電量、電流、時間

(2)電流、電壓、電阻

(3)電功、電功率、時間

5.電流通過導(dǎo)體的發(fā)熱現(xiàn)象叫,發(fā)熱的多少與

的平方成正比，與電阻的阻值成，與時間成正比,

這個關(guān)系寫成公式是_________。

6.導(dǎo)體中電流的方向規(guī)定是_____的方向。電流方向與電

子流方向o

7.簡單描述電路各組成部分的作用。

8.四圖表示電路的3種狀態(tài)。

9.銀銘電爐絲的電阻率是1.1X10-6c?m,爐絲截面積0.6mm2。

如果將電爐接在220V的電源上，使?fàn)t絲通過3A的電流，應(yīng)選用

多長的電爐絲

10.有兩只燈泡，一只110V110W,另一只110V60W,

試問哪只燈泡的電阻大若將兩只燈泡串聯(lián)接在220V的線路中，是否

可以正常使用，通電后有什么現(xiàn)象。

11.有3個電阻&=5c,&=3c,&=2c,串聯(lián)后接在12

V的電源上，求電路中的電流，各電阻上的電壓。

12.有兩只220V的燈泡，一只15W,另一只25W,并聯(lián)接在

22。V電源上。求電路的等效電阻、總電流與各燈泡流過的電流。

13.有60W,40W,20W三只220V的燈泡，要接在220V

電源上正常使用，應(yīng)采取哪種連接方式畫出電路圖。

14.將兩只220V60W的燈泡串聯(lián)接入220V電路中，每只燈

泡實(shí)際消耗的電功率是多少燈泡的壽命有何變化這種情況是否可以

應(yīng)用到實(shí)際生活中（舉例說明）

15.簡單敘述電工技術(shù)中廣泛使用銅材料的原因。

16.列舉幾項節(jié)電方法。

17.萬用表一般有與兩種類型，一般萬

用表可用來測量、與_________三種物理量。

18.萬用表最容易發(fā)生的永久損壞是當(dāng)萬用表處于

擋位時，被用來測量

19.用萬用表測量電阻時，要先對萬用表進(jìn)行操作。

20.使用萬用表測量交、直流電壓、電流。

第二章電磁的基本知識

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn):

L熟悉磁的特性及磁的表示方法，熟悉磁通、

磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率的概念以及鐵磁材料的特

點(diǎn)。

2.熟悉電生磁、-磁生電及磁對電流的力的

作用的三個現(xiàn)象，了解三個現(xiàn)象方向判定關(guān)系，

定性掌握磁場對電流的力的作用規(guī)律。

3o熟悉自感、互感現(xiàn)象，了解典型應(yīng)用與避

害知識。

人們的生活因?yàn)橛辛穗姸憬?、精彩、時尚。人們總愛假想“如

果有一天，這個世界突然沒了電……”，可是，如果這個世界沒有了

磁，會怎樣呢

實(shí)際上電與磁有著密不可分的關(guān)系。正因?yàn)橛辛诉@個關(guān)系，我們

才有了電、電燈、電視、、計算機(jī)、電動機(jī)……，同時一也因?yàn)?/p>

這個關(guān)系，導(dǎo)致了我們的電氣壽命的短暫，突發(fā)故障的不約而至。你

想知道這是什么原因嗎

§2—1磁的基本知識

一、磁現(xiàn)象

早在2000多年前，我們的祖先就發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦石具有吸引鐵

的性質(zhì)。人們把物體能夠吸引鐵、鉆、銀及其合金的性質(zhì)稱為磁性，

把具有磁性的物體叫做磁體。磁體上磁性最強(qiáng)的位置稱為磁極，磁體

有兩個磁極：即南極與北極，通常用字母S表示南極（常涂紅色），用

字母N表示北極（常涂綠色或白色）。條形、蹄形、針形磁鐵的磁極位

于它們的兩端。值得注意的是任何一個磁體的磁極總是成對出現(xiàn)的。

若把一個條形磁鐵分割成若干段，則每段都會同時出現(xiàn)南極、北極。

這叫做磁極的不可分割性。磁極與磁極之間存在的相互作用力稱為磁

力：其作用規(guī)律是同性磁極相斥，異性磁極相吸。一根沒有磁性的鐵

棒，在其他磁鐵的作用下獲得磁性的過程叫磁化。如果把磁鐵拿走，

鐵棒仍有的磁性則稱為剩磁。

二、磁場、磁感應(yīng)線

磁體周圍存在磁力作用的空間稱為磁場。我們經(jīng)常看見兩個互不

接觸的磁體之間具有相互作用力，它們是通過磁場這一特殊物質(zhì)進(jìn)行

傳遞的。磁場之所以是一種特殊物質(zhì)，是因?yàn)樗皇怯煞肿优c原子等

粒子組成的。雖然磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)，但通過實(shí)

驗(yàn)可以證明它的存在。例如，在一塊玻璃板上均勻地撒些鐵粉，在玻

璃板下面放置一個條形磁鐵。鐵粉在磁場的作用下排列成規(guī)則線條，

如圖2—1所示。這些線條都是從磁鐵的。N極到S極的光滑曲線，

如圖2—1b所示。我們把這些曲線稱為磁感應(yīng)線，用它能形象描述

磁場的性質(zhì)。

圖2-1磁感應(yīng)線的發(fā)布情況

a)磁感應(yīng)線均勻發(fā)布b)磁感應(yīng)線從噥到S極

實(shí)驗(yàn)證明磁感應(yīng)線具有下列特點(diǎn)：

1.磁感應(yīng)線是閉合曲線

在磁體外部，磁感應(yīng)線從N極出發(fā)，然后回到S極，在磁體內(nèi)

部，是從S極到N極，這叫做磁感應(yīng)線的不可中斷性，如圖2—2

所示。

2.磁感應(yīng)線互不相交

這是因?yàn)榇艌鲋腥魏我稽c(diǎn)磁場方向只有一個。

3.磁感應(yīng)線的疏密程度與磁場強(qiáng)弱有關(guān)。

磁感應(yīng)線稠密表示磁場強(qiáng)，-磁感應(yīng)線稀疏表示磁場弱。

三、磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度

為了描述磁場在上定面積上的分布情

況而引入了磁通這一物理量。

在磁場中，把通過與磁場方向垂直的

某一面積的磁感應(yīng)線的總數(shù)目，叫做通過

該面積的磁通，用字母中表示。磁通的單

圖2-2磁體內(nèi)外磁

位是韋伯“簡稱韋，用Wb表示。感應(yīng)線走向

磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場中各點(diǎn)磁

場強(qiáng)弱與方向的物理量，用字母B表示。

垂直通過單位面積的磁感應(yīng)線的數(shù)目叫做該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它

既有大小，又有方向。在磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，就是位于該

點(diǎn)磁針北極所指的方向，它的大小在均勻磁場中可表示為：

式中B一—磁感應(yīng)強(qiáng)度(T);

①一一磁通(Wb)；

S——垂直于磁感應(yīng)線方向通過磁感應(yīng)線的面積(n?)。

公式(2—1)說明磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于單位面積的磁通。如果通

過單位面積的磁通越多，則磁感應(yīng)線越密，磁場也越強(qiáng)，反之磁場越

弱。

磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是韋/米2,稱為特斯拉，簡稱特，用字母T

表示。

四、磁導(dǎo)率

實(shí)驗(yàn)證明，鐵、鉆、鍥及其合金對磁場影響強(qiáng)烈，具有明顯的導(dǎo)

磁作用。但是自然界絕大多數(shù)物質(zhì)對磁場影響甚微，導(dǎo)磁作用很差。

為了衡量各種物質(zhì)導(dǎo)磁的性能，引入磁導(dǎo)率這一物理量，用字母〃表

示。磁導(dǎo)率的單位為亨利/米(H/m)。不同物質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率。在

其他條件相同的情況下，某些物質(zhì)的磁導(dǎo)率比真空中的強(qiáng)，另一些物

質(zhì)的磁導(dǎo)率比真空中的弱。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得真空的磁導(dǎo)率為4=44]0-7H/m,且是常數(shù)。

為了便于比較各種物質(zhì)的導(dǎo)磁性能，把各種性質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空

中的磁導(dǎo)率進(jìn)行比較，引人相對磁導(dǎo)率這一物理量。任何一種物質(zhì)的

磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率的比值叫做相對磁導(dǎo)率，用以表示。即：

相對磁導(dǎo)率沒有單位，只是說明在其他條件相同的情況下，物質(zhì)

的磁導(dǎo)率是真空磁導(dǎo)率的多少倍。

根據(jù)各種物質(zhì)的磁導(dǎo)率的大小，可將物質(zhì)分成三類。

4產(chǎn)1的物質(zhì)叫做反磁物質(zhì)，如銅、銀等；

的物質(zhì)叫做順磁物質(zhì)，如空氣、鋁等；

的物質(zhì)叫做鐵磁物質(zhì)，如鐵、鉆、銀及其合金等。

由于鐵磁物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率很高，所以鐵磁物質(zhì)被廣泛地應(yīng)用于

電工技術(shù)方面(如制作變壓器、電磁鐵。電動機(jī)的鐵心等)。

表2—1中列出了幾種鐵磁物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率，供參考。

表2-1幾種鐵磁物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率

鐵磁物質(zhì)名稱相對磁導(dǎo)率（

鉆174

鍥1120

退火的鐵7000

軟鋼2180

硅鋼片7500

銀鐵合金60000

坡莫合金115000

§2—2電流的磁場

一、通電直導(dǎo)線的磁場

磁鐵周圍有磁場，通電直導(dǎo)線的周圍也

有磁場。例如，一根直導(dǎo)線垂直穿過水平放

置的紙板，在紙板上均勻地撒些鐵粉。當(dāng)直

導(dǎo)線通電時，鐵粉以導(dǎo)線為中心形成許多同

心圓，如圖2-3所示：鐵粉的分布情況表示

磁感應(yīng)線分布情況。若直導(dǎo)線中電流消失，

困2-3通電直導(dǎo)線

則紙板上的鐵粉又呈均勻分布。從而證明了的磁場

“動電生磁”，即磁場是伴隨電流而存在的,

而電流永遠(yuǎn)被磁場所包圍。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，磁

場方向與電流方向有關(guān)。若直導(dǎo)線垂直紙面，電流向著讀者而來，則

磁場方向是逆時針方向；若直導(dǎo)線上的電流是離開讀者而丟，則磁場

方向?yàn)轫槙r針方向，如圖2—4a

所示：為了討論問題方便起見；規(guī)定用符號，分別表示

電流或磁感應(yīng)線垂直進(jìn)人與流出紙面的方向。

圖2-4直導(dǎo)線周圍的磁場方向

a）通電直導(dǎo)線周圍磁場與關(guān)系b）右手螺旋定則

通電直導(dǎo)線周圍磁場方向與導(dǎo)線中的電流方向之間的關(guān)系可用

安培定則（又稱右手螺旋定則）進(jìn)行判定。其具體內(nèi)容是：右手拇指指

向電流方向，貼在導(dǎo)線上，其余四指彎曲握住直導(dǎo)線，則彎曲四指的

方向就是磁感應(yīng)線的環(huán)繞方向；如圖2—4b所示。

實(shí)驗(yàn)證明，通電直導(dǎo)線四周的磁感應(yīng)線距直導(dǎo)線越近，磁感應(yīng)線

越密，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，反之，磁感應(yīng)線越疏k磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。導(dǎo)

線中通過電流越大，靠近直導(dǎo)線的磁感應(yīng)線越密集，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大;

反之，導(dǎo)線中通過電流越小，靠近直導(dǎo)線的磁感應(yīng)線越稀疏，磁感應(yīng)

強(qiáng)度越小。

二、通電螺線管的磁場

已經(jīng)知道通電直導(dǎo)線周圍有磁場存在。若將通電直導(dǎo)線繞成多匝

螺線管后，在它的周圍還有磁場存在嗎為證實(shí)這個問題。將磁針放在

螺線管附近科當(dāng)螺線管不通電時，磁針沒有偏轉(zhuǎn)。當(dāng)通電時，磁針發(fā)

生偏轉(zhuǎn)。這就說明通電螺線管周圍有磁場存在。對于一個確定的螺線

管，磁場的強(qiáng)弱與螺線管中所通過的電流大小成正比。

通電螺線管磁場方向，與螺線管中通過的電流方向的關(guān)系，用右

手螺旋定則進(jìn)行判定，如圖2-5所示。

右手螺旋定則的內(nèi)容是：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指

的方向與螺線管中流過的電流方向一致，則拇指所指的那一端就是螺

線管的N極。由圖2—5可知，通電螺線管的磁場與條形磁鐵的磁場

圖2-5右手螺旋定則

相似。因此，一個通電螺線管相當(dāng)于一塊條形磁鐵。

總之，凡是通電的導(dǎo)線，在其周圍必定會產(chǎn)生磁場，從而說明電

流與磁場之間有著不可分割的聯(lián)系。電流產(chǎn)生磁場的這種現(xiàn)象叫做電

流的磁效應(yīng)。

三、想一想：如果將一個鐵磁性材料插入到線圈磁場對載

流直導(dǎo)線的作用

中，對線圈的磁場有什么影響這一點(diǎn)會有什冬

通過前面學(xué)習(xí)

應(yīng)用

已經(jīng)知道，兩塊

磁鐵之間有力的作用一載流直導(dǎo)線周圍也存在磁場，若將其放入磁場

中，兩者之間也會產(chǎn)生力，現(xiàn)在用如圖2—6所示的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)這一

問題。

在圖2-6a中，U形磁鐵中水平放置一根直導(dǎo)線，它與磁感應(yīng)

線垂直。當(dāng)導(dǎo)線上沒有電流通過時，導(dǎo)線在磁場里靜止不動。當(dāng)導(dǎo)線

圖2-6磁場對截流導(dǎo)線的作用

a）導(dǎo)線上的電流方向背離讀者b）導(dǎo)線上的電流指向讀者

上有電流通過，且背離讀者而去，則導(dǎo)線因受磁場作用而向左運(yùn)動。

若改變導(dǎo)線中的電流方向（見圖2—6b）,即電流方向指向讀者，則導(dǎo)

線受磁場作用向右運(yùn)動。上述實(shí)驗(yàn)說明載流直導(dǎo)線在磁場的作用下而

產(chǎn)生運(yùn)動。在磁極固定時，運(yùn)動方向與電流方向有關(guān)；若導(dǎo)線中電流

方向不變，只改變磁極方向，則導(dǎo)線的運(yùn)動方向也發(fā)生改變。電動機(jī)

就是利用載流導(dǎo)線在磁場中產(chǎn)生運(yùn)動的原理制成的。

載流直導(dǎo)線在磁場作用下產(chǎn)生運(yùn)動，而運(yùn)動是在力的作用下產(chǎn)生

的。載流直導(dǎo)線在磁場中所受到的力稱為電磁作用力，簡稱電磁力，

用字母F表示。電磁力既有大小，也有方向。

電磁力方向（即導(dǎo)線運(yùn)動方向）、電流方向與磁場方向三者相互垂

直。因?yàn)殡姶帕Φ姆较蚺c磁場方向及電流方向有關(guān)。所以，用左手定

則(又稱電動機(jī)定則)來判定蘭者之間的關(guān)系。

左手定則的內(nèi)容是：伸平左手，使

大拇指與其余四指垂直，手心對著N

極，讓磁感應(yīng)線垂直穿過手心，四指的

指向代表電流方向，則大拇指所示的方

向就是磁場對載流直導(dǎo)線的作用力方

向，如圖2—7所示。

實(shí)驗(yàn)證明，在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)載流圖2-7左手定則

直導(dǎo)線與磁場方向垂直時，磁場對載流

直導(dǎo)線作用力的大小，與導(dǎo)線所處的磁感應(yīng)強(qiáng)度、通過直導(dǎo)線的電流

以及導(dǎo)線在磁場中的長度的乘積成正比。即:

式中B——磁感應(yīng)強(qiáng)度(Wb/n?);

/——直導(dǎo)線中通過的電流(A)；

L——直導(dǎo)線在磁場中的長度(m);

F——直導(dǎo)線受到的電場力(N)o

四、磁場對通電線圈的作用

由于磁場對通電導(dǎo)線有作用力，因此，

磁場對通電線圈也有力的作用。在均勻磁場

中放置一個矩形通電線圈abed,如圖2—8

所示。

當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)線平行時，因?yàn)閍b

與de邊與磁感應(yīng)線平行，不受磁場作用，沒

有電磁力，ad與be邊與磁感應(yīng)線

圖2-8磁場對通電

垂直，受磁場作用而有電磁力。根據(jù)左線圈的作用

手定則，ad邊的受力方向是垂直向上，而

be邊的受力方向是垂直向下。因?yàn)椋琣d=bc,根據(jù)公式(2—3),可

知,ad與be邊所受的電磁力大小相等。由于這一對電磁力大小相等,

方向相反，所以構(gòu)成一對力偶。故線圈在力偶的作用下，圍繞軸線。。

做順時針旋轉(zhuǎn)。如圖2-8所示是一個單匝線圈的直流電動機(jī)的工作

原理圖。

§2—3電磁感應(yīng)

電與磁是可以互相轉(zhuǎn)化的。在一定條件下，電流能夠產(chǎn)生磁場；

同樣，磁場也能使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流。：磁轉(zhuǎn)化為電的現(xiàn)象叫做電磁感

應(yīng)。

一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象

為了研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，先做兩個實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：將直導(dǎo)線AB放在磁場中，它的兩端與檢流計連接構(gòu)成

閉合回路，如圖2—6